[发明专利]一种微波放电等离子体催化重整温室气体装置及方法

权利要求书

1.一种微波放电等离子体催化重整温室气体装置，其特征在于，包括二氧化碳瓶和甲烷瓶，所述二氧化碳瓶、甲烷瓶分别通过气管与第一空腔连通，所述气管上设有流量计；

所述第一空腔与微波谐振腔连通，所述微波谐振腔与催化重整反应器连通，所述催化重整反应器为双层筒状结构，催化重整反应器内层的一端与微波谐振腔连通，外层设有水路通道，所述水路通道与水管形成循环回路；

所述微波谐振腔的一侧设有微波电源，所述微波电源与脉冲调制器连接，脉冲调制器与矩形波导连接，所述矩形波导伸入微波谐振腔中；

所述水管的中部包覆设有制冷机构和加热机构；

所述催化重整反应器内层的另一端与第二空腔连通，所述第一空腔和第二空腔中分别设有甲烷浓度传感器和二氧化碳浓度传感器，所述制冷机构、加热机构、甲烷浓度传感器和二氧化碳浓度传感器分别与单片机电性连接。

2.根据权利要求1所述的微波放电等离子体催化重整温室气体装置，其特征在于，所述二氧化碳瓶和甲烷瓶分别通过气管与气体预混阀连接，气体预混阀通过气管与第一空腔连接；

所述二氧化碳瓶与气体预混阀之间的气管中设有流量计和气体减压阀；

所述甲烷瓶与气体预混阀之间的气管中设有流量计和气体减压阀。

3.根据权利要求1所述的微波放电等离子体催化重整温室气体装置，其特征在于，所述第一空腔中设有第一二氧化碳浓度传感器和第一甲烷浓度传感器。

4.根据权利要求1所述的微波放电等离子体催化重整温室气体装置，其特征在于，所述微波谐振腔与催化重整反应器之间设有锥形管，所述锥形管直径较小的一端与微波谐振腔连接，所述锥形管直径较大的一端与催化重整反应器连接，所述锥形管中设有玻璃片，所述玻璃片上均布设有多个气孔。

5.根据权利要求1所述的微波放电等离子体催化重整温室气体装置，其特征在于，所述催化重整反应器的内层设有催化剂，所述催化剂为Ni/Al₂O₃催化剂。

6.根据权利要求1所述的微波放电等离子体催化重整温室气体装置，其特征在于,所述催化重整反应器内层的下端通过气管与第二空腔连通，所述第二空腔中设有第二二氧化碳浓度传感器和第二甲烷浓度传感器，所述第二空腔通过气管与外部集气装置连通。

7.根据权利要求1所述的微波放电等离子体催化重整温室气体装置，其特征在于,所述催化重整反应器的一侧设有红外热像仪，所述红外热像仪与单片机电性连接。

8.根据权利要求1所述的微波放电等离子体催化重整温室气体装置，其特征在于,所述单片机分别与报警器和显示屏信号连接。

9.根据权利要求1所述的微波放电等离子体催化重整温室气体装置，其特征在于,所述加热机构为管式炉，所述制冷机构为制冷片，所述水管的管路中设有水泵。

10.一种微波放电等离子体催化重整温室气体的方法，利用了权利要求1-9中任意一项所述的微波放电等离子体催化重整温室气体装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，甲烷瓶和二氧化碳瓶中的气体通过流量计后进入气体预混阀混合，然后进入第一空腔中，由甲烷浓度传感器和二氧化碳浓度传感器测量等离子体催化重整前的气体浓度，并将气体浓度信息传递给单片机，充分混合后的气体进入微波谐振腔；

步骤2，微波电源产生设定频率的微波能量，经过脉冲调制后，微波能量通过矩形波导进入微波谐振腔，在微波谐振腔内电离二氧化碳和甲烷的混合气体，产生放电等离子体；

步骤3，放电等离子体进入催化重整反应器，经过催化剂的催化，放电等离子体反应后形成一氧化碳及氢气气体，催化重整反应器中还残存有未反应的二氧化碳及甲烷的气体；

步骤4，催化重整反应器中的气体进入第二空腔中，二氧化碳浓度传感器和甲烷浓度传感器分别采集等离子体催化重整后的二氧化碳和甲烷的浓度，并将气体浓度信息传递给单片机；

步骤5，经单片机计算得到甲烷和二氧化碳的转化率；

步骤6，当转化率低于设定值时，红外热像仪采集催化重整反应器表面温度数据，使用单片机对红外热像仪测得的温度数据与计算得到的转化率进行分析，对温度进行控制，当温度过高时采用制冷机构给水管中的循环水降温，当温度过低时采用制热机构给水管中的循环水加温。